JP2007147256A - 自動製氷装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】製氷皿もしくは氷の温度を連続的に監視し,温度の時間的な変化の大きさが小さくなった状態を検出することで,製氷途中の氷を落とすことなく前記製氷皿支持体の上下を反転させることができるタイミングを検知できるようにしたことを主な特徴とする自動製氷装置を提供する。
【解決手段】本発明は,上下両面に製氷皿を有する製氷皿支持体を用いて製氷できる自動製氷装置において,製氷皿支持体の上下両面に設けられたそれぞの製氷皿もしくは氷の温度を連続的に監視し,温度がほぼ一定となり温度変化が小さくなったことを検出することで,製氷途中の氷を落とすことなく前記製氷皿支持体の上下を反転させることができるタイミングを検知できるようにしたことを主な特徴とする。
【選択図】図6

Description

本発明は冷蔵庫に備えられ,所定のシーケンスに従って氷を繰り返し自動生成することができる自動製氷装置における動作シーケンスに関するものである。
給水・製氷・排氷の動作を所定のシーケンスに従って自動で行う家庭用冷蔵庫の冷凍室又は,冷凍庫に備え付けて使用する自動製氷装置の中には,上下両面に製氷皿を有する製氷皿支持体を使用することができる自動製氷装置がある。
特開平10−78276号公報 特開2003−343949号公報 特開2000−346506号公報
例えば特許文献1及び2に開示されている自動製氷装置では,上下両面に製氷皿を有する製氷皿支持体を反転できるようにし,使用者は上下両面に配置されている製氷皿のうち,上面または下面に配置されている製氷皿のいずれか一方を任意に選択して,製氷することが可能となっている。また,特許文献3に開示されている自動製氷装置では,上下両面に製氷皿を有する製氷皿支持体のうち,開口面が上側を向いている製氷皿で製氷を行い,製氷が完了した後に前記製氷皿支持体を反転させ,製氷を行い氷が入っている製氷皿の開口面を下側に,製氷を行っていない空の状態である製氷皿の開口面を上側に向け,開口面が上側を向いている製氷皿に予め定められた量の水を注水する。水を注水することにより前記製氷皿支持体の温度を上昇させることで,前記製氷皿支持体の離氷性を向上させている。
しかしながら,上下両面に製氷皿を有した製氷皿支持体を利用できるようにしたこれらの自動製氷装置では,上下両面に有する製氷皿のいずれか一方の製氷皿を使用して注水・製氷・離氷の3つの動作からなる製氷サイクルを実行するため,図1に示すように他方の製氷皿が使用されない期間があり,効率的ではない。
また,前記製氷皿支持体を効率良く利用するためには図2に示すように上下両面に設けられたそれぞれの製氷皿で前記製氷サイクルを上下同時に実行すれば良いが,製氷途中で前記製氷皿支持体の上下を反転させなければならない。この場合,前記製氷皿支持体の上下を反転させるタイミングを誤ると製氷途中の氷が落下してしまう問題がある。
本発明は,上下両面に製氷皿を有する製氷皿支持体を用いて製氷できる自動製氷装置において,前記製氷皿支持体の上下両面に設けられたそれぞれの製氷皿もしくは氷の温度を連続的に監視し,温度がほぼ一定となり温度変化が小さくなったことを検出することで,製氷途中の氷を落とすことなく前記製氷皿支持体の上下を反転させることができるタイミングを検知できるようにしたことを主な特徴とする。
本発明を用いることで,上下両面に設けられたそれぞれの製氷皿で注水・製氷・離氷の3つの動作からなる製氷サイクルを図2に示すように上下面で同時に実行することが可能となり,前記製氷皿支持体を効率よく利用でき,使用者に短い時間で氷を提供することができる。
以下,添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図3は本発明による自動製氷装置の一形態を示す。同図において301がコントロールボックス,302が上下両面に製氷皿を設けた製氷皿支持体,303aが製氷皿支持体302の上面に位置する製氷皿の温度を検出する温度センサA,303bが製氷皿支持体302の下面に位置する製氷皿の温度を検出する温度センサB,304が給水口,305が満氷検出レバー,306が製氷皿支持体302を支持するフレーム,307が製氷皿支持体の上面もしくは下面に設けられた製氷皿に捩りを生じさせるための阻止部,308が排出した氷を貯めておく貯氷箱,309が製氷皿支持体302の中心線,を示す。また,図3に示した自動製氷装置には冷凍庫の温度を検出するための温度センサ(図示せず)が設けられており,連続的に冷凍庫の温度を検出している。
また,図4は本発明の自動製氷装置に使用されている製氷皿支持体302の詳細を説明した図である。図4において401が製氷皿支持体302の上面に設けられた製氷皿A,402が製氷皿A401に設けられた凸部A,403が製氷皿支持体302の下面に設けられた製氷皿B,404が製氷皿B403に設けられた凸部B,405が製氷皿支持体302の上下両面に設けられた製氷皿A401及び,製氷皿B403を支持し,製氷皿A401及び,製氷皿B403の側面を囲っている側壁,406が製氷皿支持体302内部にある空間,を示す。ここで,空間406は,柔軟な弾性材質で満たされていても良い。
この自動製氷装置は製氷皿支持体302を保持するフレーム306の側壁の一部に設けられたブラケット(図示せず)を冷凍庫内部に予め設けられた結合部へ固定され,冷凍庫内部の冷気によって製氷皿支持体302に充填された水を凍結させ,凍結が完了した氷をコントロールボックス301内の駆動部(図示せず)により,中心線309を中心に製氷皿支持体302を回転させ,製氷皿支持体302に設けられている製氷皿A401もしくは製氷皿B403に捩りを加えることにより離氷して,排出した氷を貯氷箱308に落とす構成となっている。
また,コントロールボックス301の内部には製氷皿支持体302及び,満氷検出レバー305を駆動させるためのモータ(図示せず)及び,モータの動力を製氷皿支持体302及び満氷検出レバー305に伝達するための機構(図示せず)と,温度センサA303a及び,温度センサB303bによって連続的に絶えず検出される製氷皿支持体302の温度信号電圧によって自動製氷装置の動作を制御するための制御回路(図示せず)が設けられている。
図5はコントロールボックス301に内蔵される制御回路の主な制御ブロック図を示す。図5において,501がADコンバータ及び,カウンタ内蔵のマイクロプロセッサ,502がモータを駆動させるためのモータ駆動回路,503が注水用ソレノイドバルブを駆動させるためのバルブ駆動回路,504が冷凍庫内の温度を検出するための温度センサF,505が製氷皿支持体302の水平位置を検出するための位置検出センサA,506が製氷皿支持体302の上下を反転させた位置を検出するための位置検出センサB,507が貯氷箱308に所定量の氷が貯まったことを検出する満氷検出センサ,508が機構部(図示せず)を経て製氷皿支持体302及び,満氷検出レバー305を駆動するためのモータ,509が注水用ソレノイドバルブを示す。
製氷を開始するにあたり,マイクロプロセッサ501は位置検出センサA505もしくは位置検出センサB506からの位置信号電圧を読み込み,製氷皿支持体302が水平位置にあることを確認する。この時,製氷皿支持体302が水平位置になければマイクロプロセッサ501はモータ駆動回路502を経てモータ508を駆動させ,製氷皿支持体302を水平位置まで回転させる。
マイクロプロセッサ501が位置検出センサA505もしくは位置検出センサB506により,製氷皿支持体302が水平位置であることを検知したら,マイクロプロセッサ501は温度センサA303a及び,温度センサB303bにより検出される温度信号電圧を逐次読み込みAD変換を行うことで製氷皿A401及び,製氷皿B403それぞれの温度を検出し,製氷皿A401及び,製氷皿B403の温度が冷凍庫内の温度を検出する温度センサF504からの温度信号電圧を連続的に監視することで検出することができる冷凍庫内の設定温度に対応した所定の温度(例えば設定温度のX%)以下になるのを待つ。
製氷皿A401及び,製氷皿B403の温度が所定の温度以下になったことを温度センサA303a及び温度センサB303bが検出する温度信号電圧からマイクロプロセッサ501が検知したら,
マイクロプロセッサ501からの制御信号によりモータ駆動回路502を経てモータ508を駆動させ離氷動作を行い,上下両面に設けられた製氷皿A401もしくは製氷皿B403いずれかの製氷皿を確実に空にし,空になった製氷皿の開口面が給水口304側を向くように製氷皿支持体302を水平位置に戻す。以上が本発明の自動製氷装置が製氷サイクルを開始する前までの準備動作の一例である。また,離氷動作の詳細な説明は後述する。
以降に本発明による自動製氷装置による製氷サイクルを前記準備動作により,所定の温度以下で空の状態である製氷皿A401の開口面が給水口304の方を向いている状態で製氷皿支持体302が水平位置にある状態から製氷サイクルを開始する場合を例にとって説明する。
この状態から製氷サイクルを開始するにあたり,マイクロプロセッサ501からの制御信号によりモータ駆動回路502を経て,駆動用モータ508を駆動させることにより製氷皿支持体302を駆動させ製氷皿A401を注水位置に移動させる。製氷皿A401が製氷位置に到達したら,マイクロプロセッサ501からの制御信号によりバルブ駆動回路503を経て注水用ソレノイドバルブ509が開き,給水口304から所定量の水が製氷皿A401の各氷室に注がれる。製氷皿A401の各氷室に水が均等に行き渡ったら,マイクロプロセッサ501からの制御信号により,モータ駆動回路502を経てモータ508を駆動させることにより製氷皿支持体302を回転させて製氷皿A401を水平位置に戻し,製氷が開始される。注水量は注水用ソレノイドバルブ509が開いている時間で管理する。ここでは製氷皿支持体302に設けられている製氷皿A401の注水位置と水平位置が異なる場合を例として挙げたが,水平位置が注水位置を兼ねても良い。
水が製氷皿A401に注がれると,注がれた水の温度は冷凍庫の冷気により冷却され所定の温度(氷点下)以下になっている製氷皿支持体302と比較して温度が高いため,水が注がれた製氷皿A401温度が一時的に上昇する。
図6は注水された水が凍結するまでの製氷皿A401の温度変化(製氷皿B403も同様の温度変化となる)を説明する図である。図6において,601が製氷皿A401(又は製氷皿B403)に注がれた水が冷凍庫の冷気によって冷却される冷却期間,602が製氷皿A401(又は製氷皿B403)に注がれた冷却された水が凍結している最中の温度状態を示しており,0℃以下で製氷皿A401(又は製氷皿B403)の温度変化が小さくなる凍結期間,603が凍結した氷が冷凍庫の冷気によって冷却される凍結後冷却期間,を示す。
製氷皿A401の温度は温度センサA303aによって連続的に検出されている。温度センサA303aによって検出された製氷皿A401の温度信号電圧はマイクロプロセッサ501によってAD変換され逐次読み込まれ,製氷皿A401の温度及び温度変化(温度の時間に対する変化)はマイクロプロセッサ501によって常に監視されている。
製氷皿A401の温度変化が0℃以下で最小となる602の状態になったことをマイクロプロセッサ501が検知し,且つ開口面が貯氷箱308の側を向いている製氷皿B403の温度及び温度変化が製氷皿B403の底部に取り付けられた温度センサB303bを経て氷が凍結したことを判定するための所定の温度以下になったか,もしくは,水が完全に凍結し,603の状態であることをマイクロプロセッサ501が検知したら,製氷皿B403で製氷している氷が凍結したと判断し,マイクロプロセッサ501はモータ駆動回路502を経てモータ508を開口面が貯氷箱308側を向いている製氷皿B403を捩る方向に製氷皿支持体302を回転させることで離氷動作を行い,製氷した氷を貯氷箱308に排出し,製氷皿B403を確実に空にする。また,製氷皿B403からの離氷を確実にするために,離氷動作を数回繰り返しても良い。
また,製氷皿A401の温度変化が最小となる602の状態になったことをマイクロプロセッサ501が検知した後に,マイクロプロセッサ501はカウンタにより時間のカウントを開始する。その後,マイクロプロセッサ501のカウンタが予め定められた冷凍庫の設定温度に応じた長さ以上の時間を計時し,且つ開口面が貯氷箱308側を向いている製氷皿B403の温度及び温度変化が製氷皿B403の底部に取り付けられた温度センサ303bを経て氷が凍結したことを判定するための所定の温度以下になったか,もしくは603の状態であることをマイクロプロセッサ501が検知することで,製氷皿B403で製氷している氷が凍結したと判断し,離氷動作を行っても良い。
ここで,離氷動作について説明する。図7は製氷皿支持体302で製氷した氷を離氷させるために製氷皿B403を捩った時の状態を説明する。図7において701が製氷皿支持体302の中心に位置する回転軸,702aが製氷皿支持体302の側壁405に製氷皿A401を捩るために必要な可動域を設けて支持している支持軸A,702bが製氷皿支持体302の側壁405に製氷皿B403を捩るために必要な可動域を設けて支持している支持軸B,を示す。
温度センサA303a及び,温度センサB303bによって検出される製氷皿A401及び,製氷皿B403の温度信号電圧からマイクロプロセッサ501が離氷動作を行える状態であることを検知すると,マイクロプロセッサ501は製氷皿支持体302を離氷方向に回転させるための制御信号により,モータ駆動回路502を経てモータ508を駆動させると製氷皿支持体302が回転運動を開始する。製氷皿支持体302が回転運動を続けると製氷皿B403に設けられている凸部B404が阻止部307に当たる。この時,製氷途中の氷が存在する製氷皿A401を傾けることになるが,製氷皿A401の開口面及び,製氷皿A401と接している部分は既に凍っているため,製氷途中の氷または水が落ちることは無い。更に製氷皿支持体302に回転運動を続けさせることで,製氷皿B403に捩りを発生させることができる。製氷皿B403を捩ることで,製氷皿B403の各氷室が変形し,製氷した氷を離氷することができ,製氷した氷を貯氷箱308に排出することができる。製氷皿B403に捩りを発生させた状態を予め設定した所定の時間続けたあと,製氷皿支持体302を水平位置へ戻す。製氷皿B403からの離氷をより確実に行うために,離氷動作を繰り返し行っても良い。
離氷動作を行い開口面が貯氷箱308の側を向いている製氷皿B403を空にした後,マイクロプロセッサ501は,モータ駆動回路502を経てモータ508に製氷皿支持体302の上下を反転させる方向に駆動させる制御信号を発生させると,製氷皿支持体302が回転し,製氷途中の氷が入っている製氷皿A401の開口面が貯氷箱308の方に向き,空になった製氷皿B403の開口面が給水口304の方を向く。この時,開口面が貯氷箱308の側に向いた製氷皿A401の各氷室には製氷途中の氷が存在するが,製氷皿A401の温度及び温度変化が602の状態にある時は,製氷皿A401の開口面及び,製氷皿A401と接している部分は既に凍っているため,製氷途中の氷や水が落ちることは無い。
マイクロプロセッサ501が位置検出センサB506からの信号により製氷皿支持体302を上下反転させる動作が終了したことを検知したら,マイクロプロセッサ501からの制御信号によりモータ駆動回路502を経て,モータ508を駆動させることにより製氷皿支持体302を駆動させ,製氷皿B403を注水位置に移動させる。製氷皿B403が注水位置に到達したら,マイクロプロセッサ501からの制御信号によりバルブ駆動回路503を経て注水用ソレノイドバルブ509が開き,給水口304から所定量の水が製氷皿B403の各氷室に注がれる。製氷皿B403の各氷室に水が行き渡ったら,マクロプロセッサ501からの制御信号により,モータ駆動回路502を経て,モータ508を駆動させることにより製氷皿支持体302を回転させて製氷皿B403を水平位置に戻し製氷が開始される。注水量は注水用ソレノイドバルブ509が開いている時間で管理する。ここでは製氷皿支持体302に設けられている製氷皿B403の注水位置と水平位置が異なる場合を例として挙げたが,水平位置が注水位置を兼ねても良い。
水が製氷皿B403に注がれると,注がれた水の温度は冷凍庫の冷気により冷却され所定の温度(氷点下)以下になっている製氷皿支持体302と比較して温度が高いため,水が注がれた製氷皿B403の温度が一時的に上昇する。
製氷皿B403の温度は温度センサB303bによって連続的に検出されている。温度センサB303bによって検出された製氷皿B403の温度信号電圧はマイクロプロセッサ501によってAD変換され逐次読み込まれ,製氷皿B403の温度及び温度変化(温度の時間に対する変化)はマイクロプロセッサ501によって常に監視されている。
製氷皿B403の温度変化が0℃以下で最小となる602の状態になったことをマイクロプロセッサ501が検知し,且つ開口面が貯氷箱308の側を向いている製氷皿A401の温度及び温度変化が製氷皿A401の底部に取り付けられた温度センサA303aを経て氷が凍結したことを判定するための所定の温度以下になったか,もしくは,水が完全に凍結し,603の状態であることをマイクロプロセッサ501が検知したら,製氷皿A401で製氷している氷が凍結したと判断し,マイクロプロセッサ501はモータ駆動回路502を経てモータ508を開口面が貯氷箱308側を向いている製氷皿A401を捩る方向に製氷皿支持体302を回転させることで離氷動作を行い,製氷した氷を貯氷箱308に排出し,製氷皿A401を確実に空にする。また,製氷皿A401からの離氷を確実にするために,離氷動作を数回繰り返しても良い。
また,製氷皿B403の温度変化が最小となる602の状態になったことをマイクロプロセッサ501が検知した後に,マイクロプロセッサ501はカウンタにより時間のカウントを開始する。その後,マイクロプロセッサ501のカウンタが予め定められた冷凍庫の設定温度に応じた長さ以上の時間を計時し,且つ開口面が貯氷箱308側を向いている製氷皿A401の温度及び温度変化が製氷皿A401の底部に取り付けられた温度センサ303aを経て氷が凍結したことを判定するための所定の温度以下になったか,もしくは603の状態であることをマイクロプロセッサ501が検知することで,製氷皿A401で製氷している氷が凍結したと判断し,離氷動作を行っても良い。
離氷動作を行い開口面が貯氷箱308を向いている製氷皿A401を空にした後,マイクロプロセッサ501は,モータ駆動回路502を経てモータ508に製氷皿支持体302の上下を反転させる方向に駆動させる制御信号を発生させることで製氷皿支持体302が回転し,製氷途中の氷が入っている製氷皿B403の開口面が貯氷箱308に向き,空になった製氷皿A401の開口面が給水口304を向く。
このサイクルを続けて行うと,排出した氷を貯蔵する貯氷箱308に氷がたまり,氷が所定量になったことを満氷検出用センサ504が検出し,マイクロプロセッサ501が満氷検出用センサ507からの信号を検知すると製氷サイクルを一時停止させる。使用者により貯氷箱308から氷が取り出され,貯氷箱308の氷が所定量より少なくなったことを満氷検出用センサ507が検出し,マイクロプロセッサ501が検知すると製氷サイクルを再開する。上記,一連の製氷サイクルの間,マイクロプロセッサ501は上両面製氷皿302の上面に配置された製氷皿A401の底部の温度を検出する温度センサA303aと,製氷皿支持体302の下面に配置された製氷皿B403の底部を検出する温度センサB303bの出力信号を逐次読み込みAD変換し,それらの温度を監視し,自動製氷装置の動作中にドアが開放されるなどの動作が行われた結果,温度が本来あるべき値と異なると,異常と判断しその工程毎に予め決められた異常事態処理を行う。
なお,上述の実施例においては,ADコンバータ及びカウンタを内臓するマイクロプロセッサ501としたが,ADコンバータ,マイクロプロセッサ,及びカウンタを有する電子回路で構成された信号処理回路を用いても良い。
冷凍庫の一画に備えることが可能で,所定の製氷サイクルで自動的に氷を作る自動製氷装置に適用できる。
製氷皿支持体を用いた自動製氷装置の従来の製氷サイクルを説明した図である。 本発明により可能となる自動製氷装置の製氷サイクルの説明図である。 本発明の自動製氷装置の一実施例を示した説明図である。 本発明の自動製氷装置による製氷皿支持体の一実施例を説明した図である。 本発明の一実施例のシステムブロック図を示したものである。 本発明の自動製氷装置の一実施例における製氷皿支持体の温度変化を示した説明図である。 本発明の自動製氷装置の一実施例における製氷皿支持体の離氷動作を示した説明図である。
符号の説明
301 コントロールボックス
302 製氷皿支持体
303a 温度センサA(上面製氷皿の底部の温度を検出)
303b 温度センサB(下面製氷皿の底部の温度を検出)
304 給水口
305 満氷検出レバー
306 製氷皿支持体を保持するフレーム
307 阻止部
308 貯氷箱
309 中心線
401 製氷皿A(製氷皿支持体の上面に設けられた製氷皿)
402 製氷皿Aに設けられた凸部A
403 製氷皿B(製氷皿支持体の下面に設けられた製氷皿)
404 製氷皿Bに設けられた凸部B
405 製氷皿支持体の側壁
406 製氷皿支持体内部の空間
501 マイクロプロセッサ
502 モータ駆動回路
503 バルブ駆動回路
504 温度センサF(冷凍庫の温度検出用)
505 位置検出センサA(製氷皿支持体の水平位置検出用)
506 位置検出センサB(製氷皿支持体の上下反転位置検出用)
507 満氷検出センサ
508 モータ
509 注水用ソレノイドバルブ
601 冷却期間
602 凍結期間
603 凍結後冷却期間
701 製氷皿支持体の回転中心軸
702a 製氷皿Aを支持する支持軸A
702b 製氷皿Bを支持する支持軸B

Claims (4)

  1. 冷凍庫の一画に備えることが可能な自動で氷を作り排氷することができる装置であって,上下両面に製氷皿を有する製氷皿支持体を回転させる駆動手段を備えた自動製氷装置において,製氷皿もしくは氷の温度を連続的に検出できるセンサと検出回路を備え,水が凍る過程において0℃付近で温度が一定となり温度変化が小さくなる状態を検出することで前記温度変化が小さくなっている間に,前記製氷皿支持体を前記駆動手段によって反転させることを特徴とした自動製氷装置。
  2. 製氷皿もしくは氷の温度を連続的に検出できるセンサと検出回路を備え,水が凍る過程において温度変化が小さくなる状態を検出してから,所定の時間が経過した後に前記製氷皿支持体を前記駆動手段によって反転することを特徴とする請求項1に記載の自動製氷装置。
  3. 前記センサに加え冷凍庫内の温度を検出できる温度センサと検出回路を備えたことを特徴とする請求項1の自動製氷装置。
  4. 前記センサから得られる信号の処理部が,ADコンバータとマイクロプロセッサもしくはADコンバータ内蔵のマイクロプロセッサを有する電子回路で構成されていることを特徴とする請求項1の自動製氷装置。
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